【摘要】：在電積鋅產(chǎn)業(yè)中,主要使用的陽(yáng)極材料是鉛陽(yáng)極,該種陽(yáng)極存在著諸多問(wèn)題,如機(jī)械強(qiáng)度低,易變形,陽(yáng)極易溶解,污染陰極電解鋅質(zhì)量等。為了解決這些問(wèn)題,研究者們提出了多種解決方法,如:在鉛陽(yáng)極中添加其他金屬,形成合金,改善陽(yáng)極電化學(xué)性能;使用鈦基Pb02陽(yáng)極來(lái)替代傳統(tǒng)鉛陽(yáng)極。這其中,研究較多的主要在鈦基PbO2陽(yáng)極,雖然鈦基PbO2陽(yáng)極有著較強(qiáng)的耐蝕性,優(yōu)異的催化活性,優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),但是隨之而來(lái)的,其也存在著內(nèi)應(yīng)力大易脫落,工序復(fù)雜制備成本高等問(wèn)題,使得其在應(yīng)用過(guò)程中受到很多制約。本文針對(duì)鈦基Pb02電極存在的這些問(wèn)題,首先制備出一種以鋁為內(nèi)芯,鈦管包覆在外的棒狀鈦包鋁基體,并通過(guò)熱處理使鈦鋁之間緊密結(jié)合。其次通過(guò)添加WC微米改性顆粒,采用脈沖電沉積的方法,直接在基體表面制備了碳化鎢改性Pb02復(fù)合陽(yáng)極材料,制備出棒狀鈦包鋁基改性復(fù)合陽(yáng)極材料。利用金相顯微鏡、掃描電鏡觀察鈦包鋁基體的組成、結(jié)構(gòu)。使用陽(yáng)極極化曲線,塔菲爾曲線等電化學(xué)手段測(cè)試各個(gè)制備條件對(duì)陽(yáng)極的電化學(xué)性能的影響;使用X射線衍射光譜,拉曼光譜,電化學(xué)阻抗譜等方法研究了溫度對(duì)鍍層殘余應(yīng)力的影響。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)手段,獲得如下結(jié)果:通過(guò)退火熱處理方式(將棒狀鈦包鋁放入馬弗爐內(nèi),隨爐升溫至700℃,隨后保溫1h,隨爐降溫至室溫)得到的棒狀鈦包鋁實(shí)現(xiàn)了鈦鋁層的緊密結(jié)合,兩層金屬之間由原來(lái)的機(jī)械結(jié)合方式變成了冶金結(jié)合方式,其中間層的物質(zhì)為TiAl3。使用退火處理后的鈦包鋁電沉積制備改性陽(yáng)極材料時(shí),基體對(duì)陽(yáng)極材料的表面形貌影響不大,但是可以有效降低沉積電位。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)最終確定的優(yōu)化工藝為:Pb(N03)2 濃度:210g/L,NaF 濃度:0.5g/L,Cu(N03)2 濃度:25g/L,WC添加量:40g/L,O-7濃度:0.5g/L平均脈沖電流密度:31.25mA/cm2,脈沖電流占空比:30%,脈沖電流頻率:20 Hz。在此工藝條件下制備的改性陽(yáng)極材料的析氧電位較低,為3.2139 V,擁有較好的電催化活性;耐蝕性也較好,腐蝕電流密度為4.194×10-6 A/cm2。WC顆粒的加入以及適當(dāng)?shù)拿}沖工藝條件可以有效的改善鍍層形貌,提高電極耐蝕性和電催化活性。在模擬電積鋅體系中,WC顆粒改性陽(yáng)極具有更高電流效率。在陽(yáng)極失效過(guò)程的研究中,將改性陽(yáng)極的電解過(guò)程被分為三部分:電解初期,電解穩(wěn)定期,電解末期。電解初期主要伴隨電極表面的腐蝕,電極表面呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則狀態(tài);電解穩(wěn)定期電極表面形貌穩(wěn)定,大面積分布有方體晶粒;電解末期電極進(jìn)一步腐蝕,規(guī)則的表面形貌喪失。使用XRD方法測(cè)試殘余應(yīng)力表明:所制備樣品均具有張應(yīng)力,改變施鍍溫度,電沉積時(shí)間可以明顯改變Pb02鍍層的應(yīng)力大小;WC顆粒的加入并不會(huì)明顯改變鍍層的應(yīng)力狀況。較大的應(yīng)力會(huì)使電極材料的耐蝕性變差。拉曼光譜分析殘余應(yīng)力發(fā)現(xiàn):測(cè)試結(jié)果與XRD方法結(jié)果一致,并最終確定應(yīng)力因子為1052.594 MPa/cm-1,無(wú)應(yīng)力光譜位置為X=519.066cm-1。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TF813
【圖文】：

１．１鋅冶金概述逡逑鋅是人類最早使用到的金屬之一。早在商周時(shí)期，人們最先利用到的青銅器逡逑具就是一種銅鋅錫的合金；金屬鋅被提煉出來(lái)，則是在唐代；到了明代，我國(guó)的逡逑煉鋅技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，處在世界領(lǐng)先水平。歐洲早期的鋅冶煉技術(shù)是由我逡逑國(guó)傳入的，直至十九世紀(jì)蒸餾法煉鋅技術(shù)的出現(xiàn)，歐洲冶鋅技術(shù)才有大的發(fā)展。逡逑我國(guó)鉛鋅礦眾多儲(chǔ)藏量龐大，大部分集中在云、桂、|�、蜀、湘、陇、青、辶x廈傻勸爍鍪。ㄗ災(zāi)吻Ｕ廡┦。ㄗ災(zāi)吻┑那π靠蟛卮⒘看锏攪巳艽⒘康模福埃罰ュ義弦隕�。我国开发的铅锌矿自嚧主要为硫化矿，极蓛溨衍O笞試礎(chǔ)＃保福反Υ籩繡義閑托靠籩寫笮托靠笥校矗創(chuàng)�，占全国的ＡP叮叮�。我国矄捐帵锌储藏量舅掦，同时辶x銜夜那π孔試蠢昧懇彩摯曬邸Ｔ冢玻埃埃茨甑氖焙潁皇切坎烤痛锏藉義狹隋澹玻擔(dān)保雇蚨鄭嫉攪巳蛐坎康模保�，无出其訐uｅ義

本文編號(hào)：2791699